Устройство для управления шаговым двигателем

 

(О rI И С А" -И-"И -Ж „„736332

Союз Советскмв

Соцмапмстмческмк

Республик

ИЗОбРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт.свил-ву— (22)»«- «о 29.10.76 (21)2415701/24-07 (5) ) М. Кл.

Н 02 P 8/00 с присоеаииеиием заявки ¹â€”

fee àðñòââèíûé комитет (23) Приоритет ао левает извбретеиий и втврытий (53) УДК 621.313. . 13=133:62-83(088 8) Опубликовано 25.05,80. Ьвллетекь № 19

Дата опубликования описании 28.05.80 (72) Авторы изобретеиия

В. П. Рубцов, М. С. Зайдин, В. Н. Козырев и Ю. Г. Филатов

Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро низковольтного аппаратостроения производственного обьединения Мосэлектроаппарат" (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ

ЙВИГАТЕЛ ЕМ!

Изобретение относится к области автсвтатизированного электропривода и ма. жет быть использовано дат управления шаговым двигателем, например, в металлорежуших станках с программным управлением, координатографах и т. д.

Известно устройство для управления шаговым двигателем, содержашее ктммутатор фаэ шагового двигателя и регулятор напряжения на фазах (11 .

Недостатком известных устройств является неизменность напряжения: (тока) на фазах шагового двигателя в перекодиых (при изменении частоты управления) и установившихся режимах, что ухудшает .. использование шагового двигателя, снижает быстродействие и КПЙ привода.

Известно также устройство для управ-. ления шаговым двигателем, содержашее коммутатор фаэ шагового двигателя и регулятор напряжения, абеспечиваклпее иэменение тока в фазах двигателя в функции частоты P3 . Оно является наиболее

2 близким к предлагаемому по технической сушност и.

Однако и в этом устройстве ток в фазах двигателя сохраняется неизменным как в переходных, так и в установившихся режимах работы, что снтпкает быстродействие привода и ухудшает его КП0.

Белью изобретения является повышение быстродействия и КПД шагового привода.

Это достигается тем, что предложенное устройство дпя управления шаговым двигателем, содержит фильтр, дифференцируюший элемент и ключ, подключенный своим выходом к входу регулятора напряжения, и управпяюшим входом — к выходу дтврференцируюшего элемента, соединенного своим входом с входом коммутатора через фильтр.

Такое выполнение предлагаемого устройства обеспечивает выделение сигнала, соответствующего переходному режиму (увелнчение или уменыпение частоты управления) и переключение (увепичение) уставки тока (ипн напряжения) - регулято7363М

4 а- пуске, торможении или переходе с одной частоты нв другую, напряжение на выходе фильтра Ьф изменяется (увеличивается при нарастании t è уменынается при спадании 1„) и на выходе дифферения цирующего элемента появляется сигнал

Од (фиг. 2). Г(ифференцирующий элемент содержит детектор, в результате чего полярность сиГнала 00 не зависит от знама 10 кв пРоизвоДной -о- . Сигнал Od нв выdU

З ходе дифференцирующего элемента 9 п реводит ключ 8 в проводящее состояние, ен что приводит к подаче на вход стабилизатора тока Д„уставки (Up на фиг. 2). з ра напряжении, что увеличивает ток в ф зах двигателя и, соответственно, рвзви .ваемый им момент. По окончании переходного процесса сигнал нв выходе дифференцирующего элемента уменьш вется до нуля и нв входе регулятора напряжен устанавливается задание тока, соответс вующее установившемуся режиму работы (меныпее, чем в переходных режимах).

На фиг. 1 приведена структурная схе устройства применительно к четырехфа ному двигателю; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов на отдельных элем тах.

Устройство содержит распределитель 15 клпульсов 1, преобразующий последовательность управляющих импульсов (унитарный код), следующих частотой Г в многсфазную систему прямоугольных нацряжений, и многоканальный усилитель мощ20 ности 2, коммутирующий фазы шагового двигателя 3 в последовательности, заданной распределителем l, Распределитель импульсов 1 и усилитель мощности 2 сбрвзуют коммутатор 4 обмоток шагового

25 двигателя.

Регулирование напряжения. на фазах ша.— гового двигателя 3 сбеспечивается в общем случае многоканальным регулятором

30 напряжения 5 (возможен и одноканальный регулятор напряже:-;,я - один для всех фаз двигателя). Поддержание заданного значения тока обеспечивается введением в схему датчика тока 6 (в общем случае многоканального) и усилителя обратной

35 связи 7, образующих цепь отрицательной обратной связи IIG току.

Изменение уставки тока 3, соответФ ствующий установившемуся режиму работы на уставку тоха 3„, соответствую40 щую переходному процессу обеснеч:ивается ключом 8, управляющий вход кото нто соединен с выходом дифференцирующего элемента 9. Последний через фильтр 10

45 и элемент ИЛИ 11 соединен с входами

В и Н коммутатора 4. соответствующими условному направлению вращении двигателя

"Вперед и Назад .

Устройство работает следующим обра50

8 режиме стоянки или установившегося вращения частотой -f со М на вход стабилизатора тока, образованного регу лятором напряжения 5 и элементами об55 ратной связи -по току 6 и 7, подаетси сигнал Л„, соответствующий установившемуся режиму работы (фиг. 2). При изменении частоты, что имеет место при

На фиг. 2 показаны временные диаграммы фазовых токов Зф,, Лр, Зф5 и 3ф< применительно к четырехфазному шаговому двигателю. Увеличение (форсирование) тока в фазах двигателя обеспечивается независимо от состояния коммутируемых фаз в любой момент такта коммутации и направления вращения. Инвариантность работы схемы относительно нанрввления вращения обеспечивается элемент вми ИЛИ, сигнал на выходе которых образуется квк при поступлении импульсов управле» ния, по входу В (условное направление вращения вперед), так и но входу

Н (вращение назад).

Выбор постоянной времени фильтра, равной постоянной времени привода с) 0

М где М вЂ” момент шагового двигателя.

Д вЂ” момент инерции рсгора шагового двигателя и нагрузки„обеспечивает оптимальные по быстродейс . ню условия лрсл еквния переходных процессов.

Зна ение тока 3 выбирают исходя из момента нагрузки, в 3g — кз условия насыщен;ьч магнитной .:истемы шагового двигатеы, допустимого nîêà коммутирующих элементов регулвтора напряжения 5 и усилителя мощности 2 или по услов>им нагрева двигателя для предполагаемого режима работы

При импульсном формировании в функции времени или тока ключ 8 изменяет щительность импульса форсирования. Оппако при этом динамические свойства привода будут хуже, нежели при стабилизации тока, поскольку регулирование тока (посредствам изменения длительности импульсов форсирования ) происходит дискретно тсиъко при поступлении импульсов управ ленж. МЗ

Может быть сохранено также регулирование фазного тока в функции частоты.

Регулирование тока в функции частоты в этом случае, не оказывая влияния на динамические показатели привода, позволяет повысить KllQ и улучшить качество движения в области низких частот.

Таким образом обеспечивается протекание переходных процессов при полном использовании шагового двигателя по 1О моменту, а также снижение нагрева двигателя, повышение .КПД привода и улучшение качества движения (уменьшение колебаний скорости) в установившихся режимах, т. е. улучшаются эксплуатационные показатели.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее коммутатор фаз

М

6 шагового двигателя и. регулятор напря» женки на его фазах, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и КПД, оно содержит фильтр, дифференцирующий элемент и ключ

3 подключенный своим выходом к входу регулятора напряжения, а управляющим входом — к выходу дифференцирующего элемента, соединенного своим входом с входом коммутатора через фильтр.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дискретный электропривод с шагс выми двигателями. Под сбщ. ред. Чили»кина М.Г. M., Энерго, 1971, с. 241244.

2. Авторское свидетельство СССР

No 446938 кл. Н 02 P 7/62, 1972.

736332, Составитель, 3. Горник

Редактор Е. Кравдова Техред H. Бабурка Корректор Q. Пожо

Заказ 2444/46 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иза5ретений и открытий

118085, Москва, Ж-35, Рауяская наб., д, 4i5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,